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SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO

UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA Instituto de Química

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA

Avaliação Processo Seletivo 2016/1

PGQ____

A prova escrita é composta de 10 questões, sendo 4 obrigatórias e 6 eletivas.

O candidato deverá responder 8 questões:

as 4 obrigatórias (questões de números 1 a 4)

e outras 4 escolhidas dentre as eletivas (questões de números 5 a 10).

Conforme regem os itens 5.1.1.1 (mestrado) e 5.3.1.1 (doutorado) do EDITAL IQUFU/PPQUI Nº 002/2015, a prova vale oitenta e sessenta pontos, respectivamente. No caso do doutorado será feita regra de três para o cálculo da nota final.

Marque com “X” no quadro abaixo, as 4 questões eletivas que escolheu responder, pois somente as assinaladas serão corrigidas.

Nº DA QUESTÃO 5 6 7 8 9 10

QUESTÕES RESPONDIDAS





PGQ____

QUESTÕES 1 a 4 - OBRIGATÓRIAS

11ªª QQuueessttããoo ((1100 ppoonnttooss)) ________________________________________________________ oobbrriiggaattóórriiaa

O ouro é um metal nobre, não reagindo com agentes oxidantes fortes, como o ácido nítrico. Entretanto,

reage com água régia (mistura de ácido nítrico e clorídrico) bem como com íons cianeto na presença de

oxigênio. As equações químicas balanceadas destas reações são:

4 Au(s) + 8CN– (aq) + O2(g) + 2H2O(l) 4 [Au(CN)2] –

(aq) + 4OH– aq)

Au(s) + 6H+(aq) + 3NO3

–(aq) + 4Cl–(aq) [AuCl4]– + 3NO2(g) + 3H2O(l)

Pergunta-se:

Dados: configuração eletrônica Au: [Xe]4f145d106s1

a) Qual o estado de oxidação e configuração d do ouro em cada um dos compostos formados? (3,0

pontos)

b) Qual a geometria dos ânions complexos de ouro? (3,0 pontos)

c) Sabendo que um dos ânions complexos de ouro é amarelo e o outro é incolor, utilize a teoria do

campo cristalino para justificar este fato. (4,0 pontos)





PGQ____


As substâncias amônia, nitrato e fosfato de amônio podem ser utilizadas como fertilizantes em áreas

agrícolas. A partir dessa informação responda:

a) se numa amostra de água residual da irrigação dessa área fosse detectada [OH–] = 5 × 10–5 mol/L, qual

o pH dessa amostra? (dado log 5 = 0,7). (3,0 pontos)

b) escreva a equação da reação de hidrólise do nitrato de amônio, explique porque este sal sofre

hidrólise e sua solução aquosa é ácida (pH < 7)? (3,0 pontos)

c) considerando que no pH do solo ocorre a predominância de fosfato na forma HPO42– e, sabendo que

este reage com íons prata formando um precipitado amarelo e produzindo íons hidrogênio. Escreva a

equação balanceada dessa reação. (4,0 pontos)





PGQ____


Responda os itens abaixo, levando em conta as estruturas apresentadas para a morfina e heroína:

a) Entre a morfina e a heroína, qual apresenta maior ponto de fusão? Justifique. (2,5 pontos)

b) Quais são os grupos funcionais presentes nas estruturas da morfina e heroína? (2,5 pontos)

c) Identifique os carbonos assimétricos presentes na estrutura da morfina. (2,5 pontos)

d) Indique ao lado de cada carbono circulado na heroína a hibridização correspondente. (2,5 pontos)





PGQ____


Três mols de um gás ideal expande-se isotermicamente e reversivelmente de 90,0 até 300,0 L a 300 K.

a) Calcule Um. (3,0 pontos)

b) Calcule Sm. (3,0 pontos)

c) Se a expansão é feita de uma forma irreversível, permitindo que o gás se expanda rapidamente no vácuo,

determine Um e Sm. Justifique sua resposta. (4,0 pontos)

Dados: Um = Variação de energia interna molar

Sm = Variação de entropia molar

Um = qm + wm,

T

qS m

m

R = 8,314 J.K–1.mol–1

Trabalho de expansão: i

f

V

VnRTw ln , sendo

n

wwm

Calor absorvido: i

f

V

VnRTq ln , sendo

n

qqm

ln 3,33 = 1,20





PGQ____

E S C O L H A 4 D A S 6 Q U E S T Õ E S A S E G U I R

55ªª QQuueessttããoo ((1100 ppoonnttooss)) ____________________________________________________________ eelleettiivvaa

Um químico precisa preparar 100,00 mL de uma solução 0,100 mol/L de HCl a partir de um frasco do

reagente contendo as informações: densidade = 1,19 g/mL, MM = 36,46 g/mol e o teor de 37%. Pede-se:

a) qual o volume de ácido necessário a ser retirado do frasco? (3,0 pontos)

b) qual o volume aproximado de NaOH 5,0 × 10–2 mol/L seriam gastos na titulação de 10,00 mL da

solução preparada de HCl? (3,0 pontos)

c) qual o pH quando na titulação de 10,00 mL de HCl 0,100 mol/L forem adicionados 10,00 mL da base?

(dado log 2,5 = 0,40) (4,0 pontos)





PGQ____


A reação de decomposição do N2O5(g) resulta na formação de NO2(g) e O2(g). A partir dos dados

experimentais a 318 K:

[N2O5]0/mol dm–3 v0/mol dm–3 s–1

0,10 5,0 × 10–5

0,20 1,0 × 10–4

0,40 2,0 × 10–4

Responda:

a) Qual é a ordem dessa reação? Qual é a expressão da lei de velocidade? Justifique. (4,0 pontos)

b) Escreva a equação balanceada dessa reação. (3,0 pontos)

c) Calcule a constante de velocidade. (3,0 pontos)





PGQ____


A partir do esquema abaixo:

Responda:

a) Sabendo que Y é quiral e que tem a fórmula molecular C5H12O, proponha uma estrutura condizente

com o esquema para este composto. (3,0 pontos)

b) Sabendo que X tem a fórmula molecular C5H10O e que a reação a partir de Y é uma oxidação

semelhante a que acontece no teste do bafômetro, qual é a estrutura de X? (3,0 pontos)

c) Sabendo que W tem a fórmula molecular C5H11Cl e que a reação a partir de Y é uma substituição

nucleofílica bimolecular (SN2), qual é a estrutura de W? (4,0 pontos)





PGQ____


As reações de precipitação de sais pouco solúveis são utilizadas em Química Analítica como método de

identificação de íons, tais como Ag+ e Pb2+. Baseando-se nisso responda:

AgCl (s) Ag+(aq) + Cl– (aq) KPS AgCl = 1,78 × 10–10.

PbCl2 (s) Pb2+(aq) + 2 Cl– (aq) KPS PbCl2 = 1,17 × 10–5.

a) a uma solução contendo Ag+ 0,010 mol/L e Pb2+ 0,100 mol/L adiciona-se lentamente uma solução de

NaCl 0,300 mol/L. Qual íon precipita primeiro? Justifique sua resposta apresentando os cálculos

necessários. (dado (1,17)1/2 = 1,08) (3,0 pontos)

b) qual a solubilidade molar do AgCl? (dado (1,78)1/2 = 1,33) (3,0 pontos)

c) quantos gramas de precipitado são formados quando 15,00 mL de NaCl 0,100 mol/L e 60,00 mL de

AgNO3 0,025 mol/L são misturados, considerando um rendimento da reação de 80%. (dado MM AgCl =

143,40 g/mol) (4,0 pontos)





PGQ____





PGQ____


Grande parte dos elementos da tabela periódica são metais, sendo caracterizados pelo seu brilho,

maleabilidade, ductibilidade, condutividade elétrica e térmica. A ligação metálica pode ser explicada

simplificadamente pelo modelo do mar de elétrons ou de maneira mais satisfatória pela teoria de

bandas.

a) Utilize a teoria de bandas para explicar a condutividade elétrica do potássio. Configuração eletrônica:

[Ar]4s1 (4,0 pontos)

b) Qual o efeito do aumento da temperatura na condutividade elétrica de metais? Explique. (3,0

pontos)

c) O que diferencia um material semicondutor de um condutor? (3,0 pontos)





PGQ____


O álcool etílico e a gasolina são utilizados no abastecimento de veículos leves, como carros e motos,

sendo que o álcool surgiu na década de 1970 visando diminuir a dependência por combustíveis

derivados do petróleo, diminuir a emissão de gases de efeito estufa e, ainda, gerar emprego e renda no

campo. Considerando a gasolina representada apenas por isoctano (C8H18) e as seguintes equações

termoquímicas, responda:

I – C(s) + O2(g) CO2(g) H1 = –94,0 kcal

II – H2(g) + 1/2 O2(g) H2O(l) H2 = –68,0 kcal

III – 2 C(s) + 3 H2(g) + 1/2 O2(g) C2H6O(l) H3 = –74,0 kcal

Dado: calor de combustão do isoctano a 25 °C = 1.320,0 kcal/mol; massa específica do álcool etílico =

0,75 g/mL; massa específica do isoctano = 0,80 g/mL; MM(C2H6O) = 46,0 g/mol e MM(C8H18) = 114,0

g/mol.

a) Aplicando a lei de Hess determine o calor de combustão do álcool etílico. (4,0 pontos)

b) Qual o volume de álcool etílico que produzirá, por combustão completa, a mesma quantidade de

energia que um litro de gasolina? (3,0 pontos)

c) Sabendo que isoctano é o nome comum atribuído ao 2,2,4-trimetilpentano (IUPAC), proponha a

fórmula estrutural para este composto. Utilizando a cadeia principal do isoctano e modificando apenas

as posições dos substituintes é possível desenhar outros 2 isômeros. Quais são as estruturas destes

isômeros? (3,0 pontos, sendo 1,0 ponto para cada estrutura correta)





PGQ____

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